不锈钢铸造中熔炼和金属处理

不锈钢铸造中熔炼和金属处理铸造基本定义珠光体――由铁素体和渗碳体片交替组成的共折组织铁素体――即δ组、α组，由碳在铁中形成的间隙固溶体，纬心立方晶格，δ相存在于１３９２℃～１５３６℃；α相存在于９１１℃以下。

奥氏体――即γ相，符号γ或а，由碳在γ铁中形成的间隙固溶体，而心立方晶格，存在于７２７℃～１４８３℃石墨――铸铁中以游离状态存在的碳，有折石墨，共晶石墨及共折石墨，共形态可呈片状、蠕虫状、团絮状及球状。

渗碳体――即ｆe3c，铁与碳形成的间隙化合物，复杂的正交晶格，有一次渗碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体和共折渗碳体，开头可呈片状、扳条状及网状。

莱氏体――由奥氏体及其轻变产物和渗碳体组成的混合物。

为共晶组织。

马氏体相变――替换原子经无扩散切变位移而产生的形状改变，形核－长大型的相变马氏体――马氏体相变的产物贝氏体――由铁素体和碳休物组成的针状聚合物，存在于马氏体温度以下珠光体温度以下索氏体――属于珠光体类型，共组织比珠光体细小，具有良好的综合机械性能屈氏体――极细的珠光体组织，比索氏体还细灰铸铁――基体组织和片状石墨组成，断口呈灰口球墨铸铁――基体组织和球状石墨组成，断口呈银白色蠕墨铸铁――基体组织和蠕状石墨组成，也会伴有少量球状石墨，断口呈胶状，断口呈白色可锻铸铁――组织为珠光体和莱氏体组成，退火后组织为基体和团絮状石墨组成，断口呈黑绒状控磨铸铁――基体组织和碳化物组成，断口呈白口耐热铸铁――基体组织和片状或球状石墨组成，断口呈灰口耐腐蚀铸铁――基体组织和片状或球状石墨组成，断口呈灰口碳钢――即碳素钢，指含碳量＜２％，并含有少量ｓi、mn、ｐ、ｓ等元素的铁碳合金，工业使用一般含碳量＜１。

４％，分为低碳钢、中碳铜和高碳钢合金钢――指钢中除含si、mn作为合金元素外，还含有其它的合金元素，如cr、ni、mo、ti、cu、w、al、co、nb、zr等，也还可含有某些状金属元素。

例如ｐ、ｎ的钢种，分为低合金钢，中合金钢、高合金钢。

不锈钢――含质量分数为１３％以下cr元素的钢种，cr在ｆe中形成固溶体，这种钢的晶粒表面会形成致密的含ｃr2o3的氧化膜（印化膜），可以保护晶粒内部免受腐蚀分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰氮不锈钢等耐热钢――在（０.３～０.５）ｔ熔点以上的工作温度具有足够强度且不起皮的钢种高锰钢――典型的抗磨钢，组织为奥氏体和碳化物，其在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发出加工硬化现象，使其具有在内部保持奥氏体良好韧性和塑性和同时，表面硬休层又具有很好和耐磨性能，其锰含量一般在１３％以下现在铸造工厂所采用的造型方法，过去十年间没有大的变化而造型技术有了大的进步。

对湿砂造型、精密砂型、消失模铸造分别叙述如下。

1．湿砂造型法。

mount公司认为：适用于大部分金属材质、大批量生产的造型法中，粘土湿砂造型是最经济的造型法。

铸造工厂装备有最新技术的控制装置，就应逐步做到，用湿型砂控制技术可以反复得到最佳的性能。

这些控制装置包括，筛分分离金属、回用砂的冷却、回用砂混练时准确释量添加剂等等。

vulcan公司认为，现在的粘土湿砂造型机具有优良的性能，能以二年前从未达到过的速度，制造要求严格、允许差别很小时湿砂型。

再加上准确控制效率高的供砂装置，使粘土湿砂型在铁基合金和非铁合金的造型中保持最重要的地位。

maclerassoc认为，在湿砂造型中，垂直分型与水平分型两种加以比较，对于大批量生产中、小型，灰铁件或球铁件的铸造工厂，重直分型造型都占优势，因其设备费用比较便宜、可以高速造型、所需人员少、紧实度的偏差小等优点。

但采用垂直分型工艺，在浇口方案与昌口与形态上，以及在用复杂的芯子、过滤片、冷铁、套管、舂入芯等方面都受到限制。

此外，用流动性好的合金铸造时，由于金属静压比较高，容易引起金属渗透粘砂。

在制造有色合金铸件方面，已设计了适合这类合金铸件的大批量生产各种特性垂直分型造型法，现正在推广。

但是，具有要求的机械特性的铸件，在用这种造型法达到相当高度的大批量生产之前，作为大批量铝合金铸件的生产方式，金属型铸造法依然占有优势。

maclerassoc认为，水平分型湿砂型铸造法，对于中、小批量铸造工厂，还是有利的造型法之一，无论是上型、下型方式，或双面模板方式，对复杂铸件的生产都有适应性。

可在一个循环期内更换模样，短时间运行、长时间运行都可以有效的进行生产。

但手工操作需要机械化，为了保证生产表面优良、尺寸精度高的铸件，还需对整套设备进行改造。

温砂造型法的选择，需要考虑以下各点：◆要有能造型出硬度均一的高质量铸型的造型设备。

◆可以迅速更换模板。

◆下芯、铸型的装卸机械化。

maclerassoc谈到，为使造型度均一，采用了多种技术。

有几种自动双面模板机采用了射砂和压实法，此时，为了取得均一的铸型密度，射砂和压实法，此时，为了取得均一的铸型密度，射砂的方向要是与板垂直的方向。

还有一种上型、下型造型机，为使铸型密度均一，还采了微振击和压实。

另外，为向模样填砂时有强的冲击力，也有用高压缩气体的。

铸造是指将熔炼好的金属浇入铸型，待其凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。

用铸造方法得到的金属件称为铸件。

铸造的方法很多，主要有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造以及熔模铸造等，其中以砂型铸造应用最广泛。

砂型铸造的典型工艺过程包括模样和芯盒的制作、型砂和芯砂配制、造型制芯、合箱、熔炼金属、浇注、落砂、清理及检验。

下图是套筒铸件的铸造生产工艺过程。

套筒砂型铸造工艺过程示意图铸造的优点是可以铸出各种大小规格或形状复杂的铸件，且成本低，材料来源广，所以铸造是机械制造中生产零件或毛坯的主要方法之一。

而铸造的主要缺点是铸件的力学性能及精度较差，使铸造在生产中受到一定的限制。

但在机器设备中，铸件所占的比重还是很大的，如机床、内燃机、轧钢机等机械中，铸件的重量约占机器总重量的75％以上，可见铸造生产在机器制造中的重要性。

铸造（casting）铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。

铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。

铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。

②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。

铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。

为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。

有时，为了达到更高要求，金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。

熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。

不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。

以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。

砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。

常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机。

后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，速度快。

造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。

铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。

在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。

常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。

铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。

进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。

砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。

有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。

铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。

如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。

有些难以切削的零件，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。

另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。

因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。

铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。

所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。

还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。

铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。

铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严重，需要采取措施进行控制。

铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。

此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。

为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。

铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。

节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。